基于电-热-气混合潮流的园区综合能源系统站-网协同规划

随着综合能源系统（integrated energy system,IES）的发展,能源站、供能网络和负荷之间的互动性更为密切。因此,在对IES进行规划时,考虑不同类型的负荷需求和能源设备的耦合性,对能源站容量、位置和网架结构进行协同规划更为合理。文章基于电-热-气混合潮流,建立了考虑运行的能源站-网协同规划双层模型。上层模型为使能源站与三网管道的建设运行成本最小的改进p-中位模型,在能距中加入了基于电-热-气混合潮流的损耗成本,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型为考虑经济性、环保性及供能可靠性的多目标优化模型,决策出各能源站的出力调度值,为混合潮流提供初值。采用贪婪-变邻域蛛网（greedy-variable neighborhood cobweb,GVNC）算法和改进多目标粒子群算法对模型求解,在提高计算效率的同时可以求得全局最优解。通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划

为了提高综合能源站的能源利用率,从站-网整体规划的角度出发,对能源站数量、位置和设备容量配置,供能网络布局进行统一规划研究,基于电、热、冷多能互补特性提出了一种园区综合能源站-网双层规划优化模型。上层以综合能距最小为目标,基于推广p-中位模型建立了能源站-网协同投资模型,下层充分考虑能源站内多能流耦合和站间网络的多能协调,建立多能源站规划运行联合优化模型。采用基于最短路径理论的枚举法结合Cplex求解器求解,规划了能源在时空上的转移,解决了传统规划时负荷分配不均、峰谷需求不平衡的问题,算例表明所提模型具有实用性,对园区综合能源规划建设具有指导意义。     

计及综合需求响应的电-热综合能源系统分布式光伏最大接入容量评估

为提高综合能源系统分布式光伏的接入容量,考虑电、热多元综合需求响应,建立了电-热综合能源系统对分布式光伏的最大接入容量评估模型。首先,建立电-热综合能源系统的稳态数学模型。然后,基于价格型需求响应、激励型需求响应与弹性热负荷响应,建立了包含电力与热力负荷的综合需求响应的模型。最后,以分布式光伏接入容量最大为目标函数,建立了综合能源系统的接入能力评估模型,并通过松弛技术将问题转化为混合整数二阶锥规划问题。IEEE-33与百利岛33节点耦合系统的算例证明了所提方法的有效性。     

计及电-气-热综合能源系统的输配协同优化调度

具有强不确定性特征的风电渗透于各级电网,而传统的电、气、热能源系统相互分离、输配电网分级调度的运行模式难以挖掘全网资源实现全局最优的调度策略,从而影响风电的消纳能力。为此,提出了计及电-气-热综合能源系统的输配协同机组组合模型。首先,根据电-气-热IES多能耦合特性和输-配物理互联特征构建协同优化框架,确定全网统一分析和分布式优化的基本思路。在此基础上,对电-气-热三网耦合系统的输配协同优化调度进行逐层建模。然后,基于此模型,以联络线交换功率作为耦合变量,将其等效为虚拟能源站,并采用目标级联分析法实现对考虑电-气-热IES的主动配电网与输电网的解耦和分布并行优化求解。此外,针对天然气管道气流Weymouth方程的非凸性,采用增量分段方法将本文模型转换为混合整数线性规划问题。最后,以T6D2系统和T118D10系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同规划方法

综合能源系统的规划建设是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。针对目前综合能源系统能源站与多能网络联合规划存在的灵活性与协同性不足问题,提出一种考虑多能负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同优化规划方法。首先,基于图论理论与P中位模型,提出多能负荷灵活分配的综合能源系统能源站选址,以及考虑站间互连的多能网络布局规划方法。其次,构建计及网络约束的综合能源系统运行架构,进一步建立能源站设备、负荷侧设备与多能网络管线的容量协同配置模型。最后,建立综合能源系统的站-网-荷协同优化规划模型,并将其转化为混合整数线性规划问题进行求解,得出包含站点选址、网络布局以及设备配置的系统规划方案。算例分析表明,所提方法能有效减小系统投资建设成本与网络传输损耗,使规划方案更为经济合理。     

基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划

提出了一种考虑配电网重构及小时级潮流变化的配电-气网(EGDN)联合规划模型。一方面,融入配电网重构来优化系统的运行状态,两网协同规划能发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统的可靠性和运行效率;另一方面,所提模型考虑小时级配电网和配气网的潮流方程,以精细化描述系统的运行状态。为了求解该非线性非凸模型,适当松弛原问题,将其转换为可直接求解的混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。仿真结果表明所提规划模型显著提升了系统的可靠性,降低了相关设备的配置容量,减少了能量传输损耗,降低了总体规划与运行费用,证明了MISOCP模型与简单的混合整数线性规划模型相比,更能获得满足实际工程需求的规划方案。     

一种用于电-气互联系统运行优化的动态收缩凸松弛算法

提出了一种动态收缩凸松弛算法来解决电-气互联系统的运行优化问题.模型建立中,考虑了新能源与储能元件接入以及管存和气流方向等运行约束.所提算法利用了二阶锥松弛和凸包松弛的方法将非凸约束转换为凸约束,并通过动态收缩求解算法将电-气互联系统的运行优化问题转化为精确松弛域内的混合整数二阶规划问题加以求解.算例测试中,分别以修改的IEEE 39节点与IEEE 118节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的2个电-气互联系统为例,通过仿真验证了该算法有较佳的松弛精度和较快的计算速度.     

考虑负荷特性的配电网无功优化

无功优化在改善电压质量和降低网损方面扮演着十分重要的角色。建立了基于混合整数二阶锥规划的无功优化模型。首先,考虑光伏和负荷的不确定性,利用拉丁超立方抽样生成光伏和负荷的初始样本,再利用同步回代缩减法进行场景缩减以提高运算效率;其次,运用二阶锥松弛技术,将非凸的潮流方程转变为二阶锥规划模型,再利用大-M法将双线性约束进行线性化处理;最后,将改进的IEEE 33节点配电系统作为测试算例,分析了不同PV接入容量下,负荷模型对配电网无功优化的影响。算例结果验证了该模型的有效性和实用性。     

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。     

计及可行解恢复的高载能负荷-新能源有功-无功协调调度

高载能负荷具有较强的用电调节能力,可通过与新能源协调促进新能源消纳。考虑节点电压约束和内部电网潮流方程的高载能负荷自调度问题是一个混合整数非线性非凸问题,现有的求解器难以求解。而采用线性潮流等简化方法求得的自调度结果不够精确,无法保证实际运行时的节点电压约束。针对以上问题,首先采用二阶锥松弛方法对原问题进行凸化以降低问题求解难度,进而采用基于交流潮流的可行解恢复过程以保证二阶锥松弛后的自调度结果精确合理。通过对比线性潮流自调度结果、基于二阶锥松弛的自调度结果、采用可行解恢复的自调度结果和原始自调度模型的结果,证明采用可行解恢复过程的自调度结果避免了基于线性潮流或基于二阶锥松弛的自调度解不精确问题。同时,相比利用现有商业求解器直接求解原问题,采用该方法可以在较短的时间内快速求得一组优化结果,有效地降低了原问题求解的难度。     

中国实现可持续能源供应的战略选择

论述我国实现能源可待续供应面临的挑战和可能的解决方案．特别是对能源可供应能力作了重点分析。由于工业化和城市化的驱动．未来20a我国能源需求预计将显著增长。我国能源消费的特征为需求绝对量巨大、人均水平低和能源强度高。如果能源消费的模式不加以根本改变．未来的能源供应将会是不可持续的．提出了能源效率优先．整体强化洁净煤、核能和可再生能源的战略。介绍我国实现能源可持续供应技术创新的机遇．能源可供应能力在很大程度上取决于能源高效利用、洁净煤发电、运输替代燃料、核电和可再生能源等领域的技术突破。     

可再生能源,未来能源之星

可再生能源是清洁能源,是自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源.一旦建成,不必再有原料的投入.它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用.可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等.对太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等可再生能源概念、特点、能源利用历史、现状和未来发展进行了综述,从而得出结论:有了可再生能源,我们的文明方有永续的可能.     

国内外能源转型比较与启示

当前全球能源转型正处于加速推进时期,各国转型进程呈现出一定的差异化特征.基于对能源转型发展方向的剖析,提出涵盖能源结构、能源效率、能源安全、能源价格4个维度的能源转型评价指标体系.在此基础上,对中国、美国、德国、法国、日本、韩国等主要国家能源转型情况进行对比分析,进而提出对中国能源转型的结论与启示.     

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究(续)

从可持续发展看,化石能源终将耗竭.二十一世纪上半叶,能源结构的调整过程已经开始,需要发展大规模非水能的可再生能源,主要是风能、太阳能与生物质能,并大力推进荒漠地区基地和氢能的发展.中国科学院学部组织有关院士及专家进行了我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究.本文简要叙述了有关结论与建议.     

A review and future prospects of renewable energy in the global energy system

Global energy consumption in the last half century has rapidly increased and is expected to continue to grow over the next 50 years,however,with significant differences.The past increase was stimulated by relatively "cheap" fossil fuels and increased rates of industrialization in North America,Europe and Japan;yet while energy consumption in these countries continues to increase,additional factors make the picture for the next 50 years more complex.These additional complicating factors include China and India's rapid increase in energy use as they represent about a third of the world's population;the expected depletion of oil resources in the near future;and,the effect of human activities on global climate change.On the positive side,the renewable energy(RE) technologies of wind,bio-fuels,solar thermal and photovoltaics(PV) are finally showing maturity and the ultimate promise of cost competitiveness.     

能源互联网未来发展综述

融合了电力、互联网、信息等学科的能源互联网可依照Internet理念组网。阐述了能源互联网的概念、特点、框架等内容;简要介绍了其关键组成部分,包括分布式可再生能源、储能装置及能源路由器等;总结了国内外能源互联网的发展状况。在此基础上对分布式能源并网影响、高效储能技术、接口标准、信息互联系统建设、电力市场与服务完善等若干未来能源互联网发展中可能遇到的问题进行了说明和分析。     

电力营销管理中电费电价分析方法的探讨

目前电力营销管理工作进一步深化，对电费、电价的分析要求也更深入、更细致。结合统计学的理论分析原理，介绍了如何将其有效地应用到实际分析工作的方法。     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

多接口能源路由器主回路结构及功能仿真

能源路由器是构成未来能源互联网的重要设备。在分析基于能源路由器的分布式能源共享方式的基础上,分析了能源互联网对能源路由器的基本要求,并提出了一种基于电力电子变换器的模块化多接口能源路由器主回路结构,包括储能及其变换器,公共直流母线和能源接口,其中能源接口根据其用途可分为网络能源接口和本地能源接口。简要介绍了能源路由器各个模块的控制策略,在相应控制策略下,能源路由器一方面能够满足本地分布式电源的接入和负荷的供电需求,另一方面能够控制其多个网络能源接口的交换功率,实现多个能源路由器之间或与外部电网之间能量的点对点传输,即能源路由功能。提出了一种能源路由器储能和各网络能源接口之间的能量管理策略,能够实现分布式电源就地消纳及能源的网络共享。在MATLAB/Simulink环境下建立了能源路由器仿真模型,对能源路由器的动态响应特性和能量管理策略进行了仿真,结果验证了所提出的能源路由器主回路结构及控制策略的正确性和有效性,验证了能量管理策略的可行性。     

中国能源战略调整和能源政策优化研究

针对中国现阶段城市化、工业化加速发展阶段能源需求刚性特征以及能源稀缺(能源价格走高)和环境问题(应对气候变化)日益凸显,提出中国需要通过调整能源战略(改变以前简单地从能源供给侧考虑满足能源需求,将节能作为满足能源需求的一个组成部分;改变仅受资源约束的能源供需增长和能源结构战略规划,将CO2排放作为满足能源需求的约束;改变仅从能源供给侧考虑能源安全;各能源行业的战略规划必须站到整体能源的高度,改变以往各行业单独进行战略规划。)和优化政策选择(依据实际制定节能减排目标;正确把握能源需求这一有效能源战略规划的起点;重视中国低碳经济发展成本问题;兼顾能源强度和碳强度目标),以实现现阶段经济发展可以接受的能源结构和能源成本目标。